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第七章
第一节　认识有机化合物
有机化合物
课时13　烷烃的性质
学习目标 知识体系
1．了解烷烃的主要物理性质和化学性质，培养“变化观念与平衡思想”的素养 2．熟练掌握甲烷的主要性质，提高“证据推理与模型认知”的能力 3．认识取代反应的概念及特点，培养 “微观探析及变化观念”的素养
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低 (　　)
(2) 常温常压下，C3H8、C4H10和C6H14都呈液态 (　　)
(3) CH2Cl2只有一种结构，说明CH4的结构是正四面体形 (　　)
(4) 在光照条件下，烷烃易与溴的四氯化碳溶液发生取代反应 (　　)
(5) 烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物 (　　)
(6) 烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化 (　　)
×
×
√
×
√
×
纲要笔记
烷烃的物理性质
1
重难点
1
水
有机溶剂
升高
≤
增大
烷烃的化学性质
1
重难点
2
1．烷烃的燃烧
烷烃的性质相对比较稳定，但高温下容易分解；通常条件下不与________、________及____________等强氧化剂反应，但都可以燃烧。
CH4燃烧：______________________________；
C3H8燃烧：________________________________；
链状烷烃燃烧通式：____________________________________________。
强酸
强碱
高锰酸钾
CH4＋2O2CO2＋2H2O
C3H8＋5O23CO2＋4H2O
CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O
2．烷烃的取代反应
甲烷与氯气发生取代反应的实验装置如图所示。
有关化学方程式如下：
______________________________；
________________________________；
_________________________________；
______________________________。
CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl
CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl
CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl
(1) 烷烃的取代反应是连续取代，在反应过程中可得到的产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物，同时还有HCl生成。常温下，四种有机物中CH3Cl为气态。
(3) 每有1 mol H原子被取代，则消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4 mol Cl2。
取代反应
1
重难点
3
有机物分子里的某些________________被其他________________所替代的反应。烷烃与氯气等卤素单质光照时发生取代反应。
原子或原子团
原子或原子团
分类悟法
　　　下列说法正确的是 (　　)
A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质
B．护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡，其主要成分都是含碳原子数较多的烷烃
C．烷烃热稳定性很好，在较高温度下也不会分解
D．正丁烷的沸点比异丁烷的沸点低
1
烷烃的性质
1
类型
1
B
解析：分子式相同，各元素质量分数也相同的物质不一定是同种物质，可能互为同分异构体，A错误；“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡，其主要成分都是含碳原子数较多的烷烃，B正确；常温下，烷烃性质相对稳定，但在较高温度下会分解，C错误；碳原子数相同的烷烃，支链越多沸点越低，则正丁烷的沸点比异丁烷的沸点高，D错误。
　　　取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图所示)。下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是 (　　)
A．为加快化学反应速率，应在强烈日光直接照射下完成
取代反应
1
类型
2
2
C
B．甲烷和Cl2反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反应生成了氯化氢
C．CH4和Cl2的反应属于取代反应
D．该反应结束后，液面上升，液体充满试管
解析：CH4与Cl2发生取代反应，应在漫射光的照射下发生，若用强烈日光直接照射，易发生爆炸，A错误；甲烷和Cl2反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水且呈液态的缘故，B错误；CH4和Cl2的反应中，Cl2中的Cl原子替代了CH4分子中的H原子，从而生成甲烷的氯代物和氯化氢，属于取代反应，C正确；该反应结束后，气体的体积减小，液面上升，但由于产物CH3Cl常温下为气态，且难溶于水，液体不能充满试管，D错误。
　　　一定量的甲烷恰好与一定量的氧气完全反应后得到CO、CO2和水蒸气共30.4 g，将该产物缓缓通过足量的浓硫酸，充分吸收后，浓硫酸增重14.4 g。则该反应中产生的CO2的物质的量为 (　　)
A．0.3 mol B．0.2 mol C．0.1 mol D．0.01 mol
烷烃燃烧的相关计算
1
类型
3
3
A
解析：产物通过足量浓硫酸，浓硫酸增重14.4 g，则水的质量为14.4 g，n(H2O)＝＝0.8 mol，根据H原子守恒，可知：n(CH4)＝n(H2O)＝0.4 mol，根据C原子守恒，n(CO)＋n(CO2)＝0.4 mol，又m(CO)＋m(CO2)＝30.4 g－14.4 g＝16 g，则[0.4 mol－n(CO2)]×28 g/mol＋n(CO2)×44 g/mol＝16 g，解得n(CO2)＝0.3 mol，A正确。
课堂评价
1．下列说法正确的是 (　　)
A．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去
B．CH4和C3H8一定互为同系物
C．二氯甲烷有两种同分异构体
D．由在光照条件下CH4能与氯气发生取代反应，可推知CH4能使氯水褪色
B
解析：烷烃性质较稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，A错误；CH4和C3H8均为饱和烷烃，互为同系物，B正确；甲烷分子具有正四面体形结构，二氯甲烷只有一种结构，C错误；CH4和氯水不反应，不能使氯水褪色，D错误。
2．下列有关分子式为C2H4Cl2的有机化合物的说法正确的是 (　　)
A．C2H4Cl2存在同分异构体
B．C2H4Cl2与CH3Cl互为同系物
C．乙烷与氯气在光照的条件下可以制得纯净的C2H4Cl2
D．C2H4Cl2属于烷烃类物质
A
解析：C2H4Cl2有两种同分异构体：CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2，A正确；C2H4Cl2与CH3Cl分子式相差CHCl，所以不互为同系物，B错误；在光照条件下，乙烷和氯气发生取代反应的产物很多，有一氯代物、二氯代物、三氯代物等，不可能制得纯净的C2H4Cl2，C错误；C2H4Cl2中除含有C、H元素外，还含有Cl元素，不属于烷烃，D错误。
3．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2。下列说法错误的是 (　　)
A．该有机物可能为甲烷或甲醇CH3OH
B．该有机物分子中C、H个数之比为1∶2
C．该有机物中可能含有C、H、O三种元素
D．若标准状况下6.72 L两种气态烃组成的混合物完全燃烧生成0.48 mol的CO2和10.8 g H2O，则混合烃中一定存在甲烷
B
解析：有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2，即有机物中＝，该有机物可能是甲烷或甲醇，A正确；该有机物中C、H个数之比为1∶4，B错误；有机物在氧气中充分燃烧生成的CO2中的C元素和H2O中的H元素来自有机物，但O元素可能来自有机物，也可能来自氧气，C正确；两种气态烃的混合物的物质的量为＝0.3 mol，完全燃烧生成CO2的物质的量为0.48 mol，生成水的物质的量为＝0.6 mol，根据质量守恒，混合烃中的平均H原子数为＝4，混合烃中的平均C原子数为＝1.6，则混合烃的平均分子式为C1.6H4，碳原子数小于1.6的烃只有甲烷，所以混合烃中一定有甲烷，D正确。课时13　烷烃的性质
1．完成下列填空。
(1) 通常情况下，烷烃与________、________或高锰酸钾等________都不反应。
(2) 甲烷发生取代反应的条件为________；甲烷与氯气反应的有机产物为______________________________________________ ；其中只有________常温下为气体；甲烷中每有1 mol H原子被取代，则消耗________ mol Cl2，同时生成________mol HCl。
2．下列关于CH4的说法错误的是(　　)
A．CH4是沼气、天然气和煤矿坑道气的主要成分
B．甲烷和氯水光照时发生取代反应
C．收集甲烷可以用向下排空气法
D．甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
3．下列关于甲烷的说法错误的是(　　)
A．甲烷分子具有正四面体形结构
B．甲烷分子中4个C—H是完全等同的键
C．甲烷分子中含有非极性键
D．甲烷分子的电子式是H
4．下列关于烷烃的说法不正确的是(　　)
A．符合分子通式Cn的烃都是烷烃，分子中均只含单键
B．CH4的二氯代物只有一种结构
C．等质量的烷烃完全燃烧，生成CO2的量随着碳的质量分数的增大而变大
D．烷烃分子中，相邻的三个碳原子可能在同一条直线上
5．下列关于CH4和的叙述正确的是(　　)
A．均能用组成通式CnH2n＋2来表示
B．与所有烷烃互为同分异构体
C．它们物理、化学性质相同
D．通常情况下前者是气体，后者是液体
6．下列关于烷烃性质的叙述不正确的是(　　)
A．烷烃同系物的熔、沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高
B．烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水轻递增到比水重
C．烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应
D．烷烃同系物都不能使溴水、KMnO4溶液因反应而褪色
7．下列说法正确的是(　　)
A．烷烃分子中都含有碳碳键，且碳原子与碳原子之间都以单键结合
B．能与氯气在光照条件下发生反应
C．有机物都易溶于有机溶剂，难溶于水
D．二氯甲烷有2种结构： 和
8．下列说法正确的是(　　)
A．CH3Cl中含有Cl－
B．甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色
C．甲烷能与氯气发生取代反应并生成H2
D．深海中，甲烷和水在高压低温的条件下，可形成的类冰状的结晶化合物，叫可燃冰
9．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A．CHCl3只有一种结构，说明甲烷是以碳原子为中心的正四面体形结构
B．甲烷是造成“光化学烟雾”的气体
C．标准状况下，11.2 L CCl4中含有C—Cl的数目为2NA
D．在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度
10．在气压为1.01×105 Pa下，测得某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列说法不正确的是(　　)
物质 沸点/℃
正丁烷［CH3(CH2)2CH3］ －0.5
正戊烷［CH3(CH2)3CH3］ 36.1
异戊烷［CH3CH2CH］ 27.8
新戊烷［C(CH3)4］ 9.5
正己烷［CH3(CH2)4CH3］ 69.0
A．标准状况下，正丁烷是气体
B．烷烃随碳原子数的增加，沸点升高
C．常温常压下，C5H12都是液体
D．C5H12随着支链数的增加，沸点降低
11．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是(　　)
A．9 g H2O中所含的电子总数为5NA
B．1 mol Na被完全氧化生成Na2O2，失去2NA个电子
C．1 mol CH4与1 mol Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为NA
D．标准状况下，2.24 L四氯化碳中所含分子数为0.1NA
12．正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为。下列有关说法正确的是(　　)
A．正己烷的分子式为C6H12
B．正己烷的一氯代物有3种
C．正己烷能与溴发生取代反应而使溴水褪色
D．主链上含有4个碳原子的正己烷的同分异构体只有1种
13．常温常压下，断裂1 mol指定共价键时吸收的能量如表所示。下列有关CH4与Cl2的反应说法正确的是(　　)
共价键 C—H Cl—Cl C—Cl H—Cl
吸收的能量/kJ 413.4 243 330 436
A．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气
B．反应只生成1 mol CH3Cl时放热109.6 kJ
C．反应的有机产物常温下都是液态
D．该反应为放热反应，无须提供能量即可实现
14．已知某链状烷烃的相对分子质量为72，则：
(1) 该烷烃的分子式为________。
(2) 该烷烃分子的所有同分异构体有________种。
(3) 上述同分异构体中，在相同条件下沸点最低的是________(写结构简式)。
15．在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。使1 mol CH4与Cl2反应，待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝3∶2∶1∶4。则消耗的Cl2的物质的量为(　　)
A．1.0 mol B．1.8 mol
C．2.2 mol D．2.6 mol
16．已知某种气态化石燃料中含有碳和氢两种元素。为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量分数，可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧，并使产生的气体全部通入如图所示的装置，得到如表所列的实验数据(U形管中干燥剂只吸收水蒸气且假设产生的气体完全被吸收)。
装置质量 实验前 实验后
(干燥剂＋U形管)的质量 101.1 g 102.9 g
(石灰水＋广口瓶)的质量 312.0 g 314.2 g
根据实验数据填空：
(1) 实验完毕后，生成物中水的质量为____________g。假设广口瓶里生成一种正盐，其质量为________g。
(2) 生成的水中氢元素的质量为________g。
(3) 生成的CO2中碳元素质量为______g。
(4) 气态化石燃料中碳元素与氢元素的质量之比为________。
课时13　烷烃的性质
1．(1) 强酸　强碱　强氧化剂　(2) 光照　CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4　CH3Cl　1　1
2．B　解析：甲烷和氯气在光照时发生取代反应，不能与氯水在光照下反应，B错误。
3．C　解析：甲烷分子含4个C—H，C—H属于极性键，C错误。
4．D　解析：链状烷烃的通式为Cn，则符合通式的烃一定都是烷烃，分子中均只含单键，A正确；CH4为正四面体形结构，正四面体形的二元取代物不存在同分异构体，所以CH4的二氯代物只有一种，B正确；含碳量越高，完全燃烧生成的二氧化碳越多，因此等质量的烷烃完全燃烧，生成CO2的量随着分子中碳的质量分数的增大而增大，C正确；烷烃分子结构中碳原子形成四个单键，每个碳原子形成的都是四面体形结构，相邻的三个碳原子不可能在同一条直线上，D错误。
5．A　解析：CH4和与其他碳原子数不同的、通式符合CnH2n＋2的烷烃互为同系物，B错误；CH4和结构相似，化学性质相似，物理性质不同，C错误；碳原子数为1~4的烷烃常温下是气体，则CH4和均是气体，D错误。
6．B　解析：烷烃同系物的密度随相对分子质量增大而增大，最大接近于0.8 g/cm3左右，所有的烷烃都比水轻，B错误。
7．B　解析：甲烷分子中不含有碳碳键，均为碳氢单键，A错误；是饱和烷烃，在光照条件下能与氯气发生取代反应，B正确；不是所有有机物都难溶于水，如乙醇等易溶于水，C错误；甲烷为正四面体形结构，其二氯代物只有1种结构，D错误。
8．D　解析：一氯甲烷是共价化合物，不含有氯离子，A错误；甲烷的性质稳定，不与酸性高锰酸钾溶液反应，B错误；光照条件下，甲烷与氯气发生取代反应生成氯代甲烷和氯化氢，不能生成氢气，C错误。
9．D　解析：若甲烷为平面正方形结构，CHCl3也只有一种结构，不能说明甲烷是正四面体形结构，CH2Cl2只有一种结构可以说明，A错误；氮氧化物是造成光化学烟雾的气体，而不是甲烷，B错误；标准状况下，CCl4不是气体，则无法通过气体摩尔体积计算其物质的量，C错误；甲烷为易燃气体，若不纯，点燃时容易爆炸，所以在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度，D正确。
10．C　解析：正丁烷的沸点是－0.5 ℃，标准状况下，正丁烷是气体，A正确；烷烃随碳原子数的增加，沸点升高，B正确；新戊烷的沸点是9.5 ℃，常温常压下，新戊烷是气体，C错误；C5H12随着支链数的增加，沸点降低，D正确。
11．A　解析：9 g H2O的物质的量n＝＝＝0.5 mol，水分子中含10个电子，则0.5 mol水分子中所含的电子总数为5NA，A正确；1 mol Na被完全氧化生成Na2O2，钠元素化合价从0升到＋1，则失去NA个电子，B错误；甲烷和氯气的反应是连续反应，生成的一氯甲烷能继续和氯气反应，故最终得到的CH3Cl分子数小于NA个，C错误；标准状况下，四氯化碳不是气体，不能用气体摩尔体积计算2.24 L四氯化碳的物质的量，D错误。
12．B　解析：正己烷分子式为C6H14，A错误；正己烷的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH3，分子中存在3种不同环境的氢原子，故其一氯代物有3种，B正确；烷烃不能与溴水发生反应，C错误；主链上有4个碳原子时，正己烷的同分异构体有2种，分别为和，D错误。
13．B　解析：甲烷中的四个氢原子均可以被Cl原子取代，同时生成HCl，1 mol甲烷中有4 mol氢原子，和氯气在光照下充分反应，最多消耗4 mol氯气，A错误；反应只生成1 mol CH3Cl时，断裂1 mol C—H和1 mol Cl—Cl，吸收(413.4＋243)kJ＝656.4 kJ能量，生成1 mol C—Cl和1 mol H—Cl，释放(330＋436)kJ＝766 kJ能量，所以放出的能量为(766－656.4)kJ＝109.6 kJ，B正确；CH3Cl在常温下为气体，C错误；该反应需要在光照条件下进行，需要提供能量，D错误。
14．(1) C5H12　(2) 3　(3)
解析：(1) 链状烷烃分子通式为CnH2n＋2，所以12n＋2n＋2＝72，解得n＝5，烷烃分子式为C5H12。(2) C5H12有三种同分异构体，其结构简式分别为CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、、。(3) 烷烃分子中，碳原子数相同时，所带支链越多，其沸点越低，因此C5H12的三种同分异构体中，沸点最低。
15．D　解析：由碳原子守恒知：n(CH3Cl)＋n(CH2Cl2)＋n(CHCl3)＋n(CCl4)＝1 mol，所以n(CH3Cl)＝0.3 mol，n(CH2Cl2)＝0.2 mol，n(CHCl3)＝0.1 mol，n(CCl4)＝0.4 mol，该四种取代物中取代的n(H)＝n(Cl)＝0.3 mol×1＋0.2 mol×2＋0.1 mol×3＋0.4 mol×4＝2.6 mol，根据取代反应的特点可知，取代1 mol H原子，消耗1 mol Cl2，则消耗的n(Cl2)＝n(H)＝2.6 mol，D正确。
16．(1) 1.8　5　(2) 0.2　(3) 0.6　(4) 3∶1
解析：(1) 生成水的质量为(102.9－101.1)g＝1.8 g，生成CO2质量为(314.2－312)g＝2.2 g，即生成CaCO3的质量为×100 g/mol＝5 g。(2) 生成的水中氢元素的质量为×2×1 g/mol＝0.2 g。(3) 生成的CO2中碳元素的质量为×12 g/mol＝0.6 g。(4) 碳元素与氢元素的质量之比为0.6 g∶0.2 g＝3∶1。课时13　烷烃的性质
目 标 导 航
学习目标 知识体系
1．了解烷烃的主要物理性质和化学性质，培养“变化观念与平衡思想”的素养 2．熟练掌握甲烷的主要性质，提高“证据推理与模型认知”的能力 3．认识取代反应的概念及特点，培养“微观探析及变化观念”的素养
概 念 辨 析
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低(　　)
(2) 常温常压下，C3H8、C4H10和C6H14都呈液态(　　)
(3) CH2Cl2只有一种结构，说明CH4的结构是正四面体形(　　)
(4) 在光照条件下，烷烃易与溴的四氯化碳溶液发生取代反应(　　)
(5) 烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物(　　)
(6) 烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化(　　)
烷烃的物理性质
烷烃的化学性质
1．烷烃的燃烧
烷烃的性质相对比较稳定，但高温下容易分解；通常条件下不与____、____及____等强氧化剂反应，但都可以燃烧。
CH4燃烧：___________________________；
C3H8燃烧：___________________________；
链状烷烃燃烧通式：___________________________。
2．烷烃的取代反应
甲烷与氯气发生取代反应的实验装置如图所示。
有关化学方程式如下：
___________________________；
___________________________；
___________________________；
___________________________。
(1) 烷烃的取代反应是连续取代，在反应过程中可得到的产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物，同时还有HCl生成。常温下，四种有机物中CH3Cl为气态。
(3) 每有1 mol H原子被取代，则消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4 mol Cl2。
取代反应
有机物分子里的______________被其他____________________所替代的反应。烷烃与氯气等卤素单质光照时发生取代反应。
类型1　烷烃的性质
　下列说法正确的是(　　)
A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质
B．护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡，其主要成分都是含碳原子数较多的烷烃
C．烷烃热稳定性很好，在较高温度下也不会分解
D．正丁烷的沸点比异丁烷的沸点低
类型2　取代反应
　取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图所示)。下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是(　　)
A．为加快化学反应速率，应在强烈日光直接照射下完成
B．甲烷和Cl2反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反应生成了氯化氢
C．CH4和Cl2的反应属于取代反应
D．该反应结束后，液面上升，液体充满试管
类型3　烷烃燃烧的相关计算
　一定量的甲烷恰好与一定量的氧气完全反应后得到CO、CO2和水蒸气共30.4 g，将该产物缓缓通过足量的浓硫酸，充分吸收后，浓硫酸增重14.4 g。则该反应中产生的CO2的物质的量为(　　)
A．0.3 mol B．0.2 mol
C．0.1 mol D．0.01 mol
1．下列说法正确的是(　　)
A．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去
B．CH4和C3H8一定互为同系物
C．二氯甲烷有两种同分异构体
D．由在光照条件下CH4能与氯气发生取代反应，可推知CH4能使氯水褪色
2．下列有关分子式为C2H4Cl2的有机化合物的说法正确的是(　　)
A．C2H4Cl2存在同分异构体
B．C2H4Cl2与CH3Cl互为同系物
C．乙烷与氯气在光照的条件下可以制得纯净的C2H4Cl2
D．C2H4Cl2属于烷烃类物质
3．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2。下列说法错误的是(　　)
A．该有机物可能为甲烷或甲醇CH3OH
B．该有机物分子中C、H个数之比为1∶2
C．该有机物中可能含有C、H、O三种元素
D．若标准状况下6.72 L两种气态烃组成的混合物完全燃烧生成0.48 mol的CO2和10.8 g H2O，则混合烃中一定存在甲烷
课时13　烷烃的性质
目 标 导 航
学习目标 知识体系
1．了解烷烃的主要物理性质和化学性质，培养“变化观念与平衡思想”的素养 2．熟练掌握甲烷的主要性质，提高“证据推理与模型认知”的能力 3．认识取代反应的概念及特点，培养“微观探析及变化观念”的素养
概 念 辨 析
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低(　×　)
(2) 常温常压下，C3H8、C4H10和C6H14都呈液态(　×　)
(3) CH2Cl2只有一种结构，说明CH4的结构是正四面体形(　√　)
(4) 在光照条件下，烷烃易与溴的四氯化碳溶液发生取代反应(　×　)
(5) 烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物(　√　)
(6) 烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化(　×　)
烷烃的物理性质
烷烃的化学性质
1．烷烃的燃烧
烷烃的性质相对比较稳定，但高温下容易分解；通常条件下不与__强酸__、__强碱__及__高锰酸钾__等强氧化剂反应，但都可以燃烧。
CH4燃烧：__CH4＋2O2CO2＋2H2O__；
C3H8燃烧：__C3H8＋5O23CO2＋4H2O__；
链状烷烃燃烧通式：__CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O__。
2．烷烃的取代反应
甲烷与氯气发生取代反应的实验装置如图所示。
有关化学方程式如下：
__CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl__；
__CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl__；
__CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl__；
__CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl__。
(1) 烷烃的取代反应是连续取代，在反应过程中可得到的产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物，同时还有HCl生成。常温下，四种有机物中CH3Cl为气态。
(3) 每有1 mol H原子被取代，则消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4 mol Cl2。
取代反应
有机物分子里的某些__原子或原子团__被其他__原子或原子团__所替代的反应。烷烃与氯气等卤素单质光照时发生取代反应。
类型1　烷烃的性质
　下列说法正确的是(　B　)
A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质
B．护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡，其主要成分都是含碳原子数较多的烷烃
C．烷烃热稳定性很好，在较高温度下也不会分解
D．正丁烷的沸点比异丁烷的沸点低
解析：分子式相同，各元素质量分数也相同的物质不一定是同种物质，可能互为同分异构体，A错误；“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡，其主要成分都是含碳原子数较多的烷烃，B正确；常温下，烷烃性质相对稳定，但在较高温度下会分解，C错误；碳原子数相同的烷烃，支链越多沸点越低，则正丁烷的沸点比异丁烷的沸点高，D错误。
类型2　取代反应
　取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图所示)。下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是(　C　)
A．为加快化学反应速率，应在强烈日光直接照射下完成
B．甲烷和Cl2反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反应生成了氯化氢
C．CH4和Cl2的反应属于取代反应
D．该反应结束后，液面上升，液体充满试管
解析：CH4与Cl2发生取代反应，应在漫射光的照射下发生，若用强烈日光直接照射，易发生爆炸，A错误；甲烷和Cl2反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水且呈液态的缘故，B错误；CH4和Cl2的反应中，Cl2中的Cl原子替代了CH4分子中的H原子，从而生成甲烷的氯代物和氯化氢，属于取代反应，C正确；该反应结束后，气体的体积减小，液面上升，但由于产物CH3Cl常温下为气态，且难溶于水，液体不能充满试管，D错误。
类型3　烷烃燃烧的相关计算
　一定量的甲烷恰好与一定量的氧气完全反应后得到CO、CO2和水蒸气共30.4 g，将该产物缓缓通过足量的浓硫酸，充分吸收后，浓硫酸增重14.4 g。则该反应中产生的CO2的物质的量为(　A　)
A．0.3 mol B．0.2 mol
C．0.1 mol D．0.01 mol
解析：产物通过足量浓硫酸，浓硫酸增重14.4 g，则水的质量为14.4 g，n(H2O)＝＝0.8 mol，根据H原子守恒，可知：n(CH4)＝n(H2O)＝0.4 mol，根据C原子守恒，n(CO)＋n(CO2)＝0.4 mol，又m(CO)＋m(CO2)＝30.4 g－14.4 g＝16 g，则[0.4 mol－n(CO2)]×28 g/mol＋n(CO2)×44 g/mol＝16 g，解得n(CO2)＝0.3 mol，A正确。
1．下列说法正确的是(　B　)
A．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去
B．CH4和C3H8一定互为同系物
C．二氯甲烷有两种同分异构体
D．由在光照条件下CH4能与氯气发生取代反应，可推知CH4能使氯水褪色
解析：烷烃性质较稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，A错误；CH4和C3H8均为饱和烷烃，互为同系物，B正确；甲烷分子具有正四面体形结构，二氯甲烷只有一种结构，C错误；CH4和氯水不反应，不能使氯水褪色，D错误。
2．下列有关分子式为C2H4Cl2的有机化合物的说法正确的是(　A　)
A．C2H4Cl2存在同分异构体
B．C2H4Cl2与CH3Cl互为同系物
C．乙烷与氯气在光照的条件下可以制得纯净的C2H4Cl2
D．C2H4Cl2属于烷烃类物质
解析：C2H4Cl2有两种同分异构体：CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2，A正确；C2H4Cl2与CH3Cl分子式相差CHCl，所以不互为同系物，B错误；在光照条件下，乙烷和氯气发生取代反应的产物很多，有一氯代物、二氯代物、三氯代物等，不可能制得纯净的C2H4Cl2，C错误；C2H4Cl2中除含有C、H元素外，还含有Cl元素，不属于烷烃，D错误。
3．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2。下列说法错误的是(　B　)
A．该有机物可能为甲烷或甲醇CH3OH
B．该有机物分子中C、H个数之比为1∶2
C．该有机物中可能含有C、H、O三种元素
D．若标准状况下6.72 L两种气态烃组成的混合物完全燃烧生成0.48 mol的CO2和10.8 g H2O，则混合烃中一定存在甲烷
解析：有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2，即有机物中＝，该有机物可能是甲烷或甲醇，A正确；该有机物中C、H个数之比为1∶4，B错误；有机物在氧气中充分燃烧生成的CO2中的C元素和H2O中的H元素来自有机物，但O元素可能来自有机物，也可能来自氧气，C正确；两种气态烃的混合物的物质的量为＝0.3 mol，完全燃烧生成CO2的物质的量为0.48 mol，生成水的物质的量为＝0.6 mol，根据质量守恒，混合烃中的平均H原子数为＝4，混合烃中的平均C原子数为＝1.6，则混合烃的平均分子式为C1.6H4，碳原子数小于1.6的烃只有甲烷，所以混合烃中一定有甲烷，D正确。

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